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Tema 3:Aldehídos y cetonas. Tipos.
Estructura. Nomenclatura. Propiedades
físicas y químicas. Usos y aplicaciones.
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Instituto Superior Carmen Molina de Llano
Asignatura: Química Orgánica y Biológica
Año: 2016
Carrera: Técnico Superior en Bromatología
Bioquímica/Profesora en Cs. Qcas. y del Ambiente : Salerno, Hilda
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Compuestos Carbonílicos
 El grupo funcional más importante en Química Orgánica es el grupo
carbonilo.
Este grupo se encuentra presente en aldehídos, cetonas, ácidos
carboxílicos, ésteres y en alguna otra clase de compuestos. Éstos
compuestos orgánicos son importantes en numerosos procesos
comerciales e incluso biológicos.
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Aldehídos y cetonas
 Los aldehídos y las cetonas son la clase de compuestos que más
se encuentran en estado natural. En la naturaleza, muchas de las
sustancias que requieren los organismos vivos son los aldehídos o
cetonas.
 Por ejemplo el aldehído fosfato de piridoxal es un coenzima
presente en un gran numero de reacciones metabólicas; las
cetona hidrocortisona es una hormona esteroidal que segregan las
glándulas suprarrenales para regular el metabolismo de las grasas,
las proteínas y los carbohidratos.
Hidrocortisona
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Aldehídos y cetonas
 En la industria química, las cetonas y los aldehídos sencillos se
producen en grandes cantidades para utilizarse como disolventes y
materia primas para preparar una cantidad de otros compuestos,
 Por ejemplo, en estados unidos se producen anualmente mas de 1,9
millones de toneladas de formaldehido, que unen tablas de
conglomerado y madera laminada.
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Aldehídos y cetonas
 La acetona se utiliza ampliamente como un disolvente industrial;
en EE.UU se producen aproximadamente 1,2 millones de toneladas
al año.
Acetona
 El formaldehido se sintetiza industrialmente por la oxidación
catalítica del metanol, y un método para la preparación de la
acetona involucra la oxidación del 2-propanol.
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Aldehídos y cetonas
Catalizador
Calor
ZnO
2-propanol
380 °C
Acetona
Aldehídos y cetonas
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 El formaldehido Es un gas de olor picante. Pto ebullición: -21ºC.
Usos:
-
en solución acuosa, se usa como desinfectante y antiséptico.
-
En la conservación de material orgánico
-
En la fabricación de colorantes plásticos, ya que polimeriza fácilmente
 Acetona: Es un líquido incoloro de olor agradable.
Usos:como solvente de acetileno, celuloide, lacas, acetato, etc.
 Benzaldehído
Se lo conoce como esencia de almendras amargas.
Usos:
Se lo utiliza en perfumería y en la fabricación de colorantes.
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Aldehídos y cetonas
 El conocimiento de la estructura de los compuestos carbonílicos
(aldehídos o cetonas) nos servirá para entender las propiedades y
reactividad del grupo carbonilo.
 El carbono carbonílico y los tres átomos unidos a él se encuentran en
el mismo plano, con ángulos de enlace de aproximadamente 120º.
Por su parte, el enlace p se forma por el solapamiento de un orbital p
del carbono con un orbital p del oxígeno (ambos átomos están
hibridados sp2).
 La distancia C=O es de aproximadamente 1,24 Å, mientras la
longitud del enlace C–O en los alcoholes se aproxima a los 1,43 Å.
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Aldehídos y cetonas
 El carbono del grupo carbonilo presenta una densidad de carga
bastante importante que puede atribuirse a ambos efectos
electrónicos: el mesomérico del grupo carbonilo, que involucra una
estructura con separación de cargas, y el efecto inductivo del
oxígeno (tienen el mismo sentido, luego se suman).
 El efecto mesomérico (o de resonancia) entre átomos del mismo
período de la Tabla Periódica, es más intenso que el inductivo entre
esos mismos átomos.
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Aldehídos y cetonas
 La primera estructura contribuyente es la más importante porque
implica menor separación de cargas, y además en ella todos los
átomos tienen el octeto completo.
 Sin embargo, la segunda estructura contribuyente, aunque menos
estable que la primera, es la que explica el relativamente elevado
momento dipolar de los aldehídos y las cetonas.
 De igual manera lo podemos visualizar efectuando el promedio
ponderado de las estructuras contribuyentes, que nos da la estructura
del hibrido de resonancia, representada a la derecha.
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Aldehídos y cetonas
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Nomenclatura Aldehídos y
cetonas
 Los aldehídos tienen por lo menos 1 átomo de hidrógeno unido al
grupo carbonilo. El grupo restante puede ser otro átomo de
hidrógeno o cualquier grupo orgánico. Tienen la fórmula general
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Nomenclatura Aldehídos y
cetonas
 El grupo carbonilo siempre se halla en el carbono 1. Para nombrarlos
según el sistema IUPAC se utiliza la terminación –al, aunque también
es frecuente encontrarlos con el nombre del alcano correspondiente,
unido a la palabra aldehído. Con frecuencia se utilizan los nombres
comunes que aparecen abajo de los nombres IUPAC. Por ejemplo:
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Nomenclatura Aldehídos y
cetonas
 En el caso de que en la molécula existan enlaces dobles o triples
(insaturaciones) o sustituyentes, se debe comenzar enumerando
desde el carbonilo y luego siguiendo con la cadena que contiene a
la instauración o al sustituyente; el orden para nombrarlos es de
acuerdo a la complejidad creciente y además indicando el número
correspondiente a la insaturación:
Un grupo aldehído tiene prioridad sobre un doble enlace o sobre
un grupo oxhidrilo.
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Nomenclatura Aldehídos y
cetonas
 En las cetonas el átomo de carbono carbonílico está unido a otros
dos átomos de carbono (grupos R). Tienen la fórmula general
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Nomenclatura Aldehídos y
cetonas
 Según el sistema de la IUPAC, se nombran utilizando la terminación
–ona unida al prefijo que indica el alcano correspondiente al
número total de carbonos de la cadena.
 La cadena carbonada se numera de forma que el carbono
carbonílico tenga el número más pequeño posible (como ahora
tiene dos sustituyentes unidos a él, no se encuentra en el extremo
de la cadena).
 Los nombres comunes de las cetonas resultan de adicionar la
palabra cetona a los nombres de los grupos alquilo o arilo unidos
al carbono carbonilo. En otros casos se utilizan los nombres
tradicionales.
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Nomenclatura Aldehídos y
cetonas
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Propiedades físicas de los
aldehídos y las cetonas
 Con excepción del metanal o formaldehído que es un gas de olor
picante, a la temperatura ordinaria la mayor parte de los aldehídos y
cetonas son líquidos y los términos superiores son sólidos.
 Los primeros términos de la serie de los aldehídos alifáticos tienen
olor fuerte e irritante, pero los demás aldehídos y casi todas las
cetonas tienen olor agradable, por lo que se utilizan en perfumería y
como aromatizantes.
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Propiedades físicas de los
aldehídos y las cetonas
Polaridad y puntos de ebullición:
 Los aldehídos y las cetonas son compuestos polares debido a que
el grupo carbonilo es un grupo polar.
 Por lo tanto, los puntos de ebullición de estos compuestos son
más elevados que los correspondientes a los hidrocarburos de
similar peso molecular.
 Sin embargo y debido a que los aldehídos y las cetonas No
forman enlaces de hidrógeno intermoleculares, sus puntos de
ebullición suelen ser menores que los de los alcoholes
correspondientes:
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Propiedades físicas de los
aldehídos y las cetonas
Solubilidad:
 Los aldehídos y las cetonas de bajo peso molecular son solubles en
agua.
 El etanal y la acetona son solubles en agua en todas proporciones.
Ello se debe a posibilidad de formar enlaces de hidrógeno entre el
oxígeno del grupo carbonilo y los hidrógenos de la molécula de
agua.
 Al aumentar el peso molecular –como hemos visto en el caso de
alcoholes- la molécula disminuye su polaridad y por consiguiente
disminuye la solubilidad en agua.
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Propiedades químicas de los
aldehídos y las cetonas
 Las moléculas de los aldehídos y cetonas presentan el grupo
funcional carbonilo, que es responsable de la elevada polaridad que
presentan estos compuestos.
 Así, podemos representar respectivamente a aldehídos y cetonas
según:
 Por la carga positiva del átomo de Carbono, es atacado por
reactivos nucleófilos (dadores de un par de electrones).
 El átomo de Oxígeno, a su vez acepta la parte positiva del reactivo.
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Propiedades químicas de
los aldehídos y las cetonas
Reacción de reducción (hidrogenación)
Por reducción del grupo carbonilo C=O de los aldehídos y cetonas, el
producto que se obtiene puede ser un alcohol o un alcano.
Reductores suaves: hidruro de litio y aluminio,
borohidruro sódico.
Reductores fuertes: cinc amalgamado + HCl cc.
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Propiedades químicas de
los aldehídos y las cetonas
Reacción de oxidación
Los aldehídos en presencia de oxidantes suaves y aún el aire, se oxidan
con facilidad. Por oxidación se transforma en ácidos de igual
número de átomos de carbono.
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Propiedades químicas de
los aldehídos y las cetonas
Reacción de oxidación
Las cetonas en cambio al tener el grupo C=O unido a dos radicales R,
son mas difíciles de oxidar. Pero una acción prolongada de agentes
oxidantes da una mezcla de ácidos de menor número de átomos de
carbono.
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Propiedades químicas de
los aldehídos y las cetonas
Adición nucleofílica al grupo C=O con pérdida de agua
 Formación de Acetales con alcoholes
Los aldehídos y cetonas cuando reaccionan con alcoholes en
presencia de HCl como catalizador dan un producto inestable llamado
HEMIACETAL que posteriormente da un ACETAL
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Propiedades químicas de
los aldehídos y las cetonas
Aldolización o condensación aldólica
 Proceso por el cual los aldehídos alifáticos que poseen hidrógeno en
el carbono alfa, en solución alcalina (NaOH) diluida, forman un
compuesto conocido como ALDOL, porque tiene un grupo aldehído
y un grupo alcohol.
 Es una reacción de condensación en la que 2 moléculas se unen
entre sí con pérdida de una molécula de agua.
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Propiedades químicas de
los aldehídos y las cetonas
Crotonización:
 Reacción por la cual el ALDOL elimina una molécula de agua
originando un aldehído no saturado.
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Propiedades químicas de los
aldehídos y las cetonas
Condensación:
Formaldehído
+
2 fenoles
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Propiedades químicas de
los aldehídos y las cetonas
Reacción de Cannizzaro
 Cuando un aldehído que no contiene hidrógenos α se coloca en una
solución concentrada de NaOH se produce una reacción llamada de
Cannizzaro. En dicha reacción se forman un alcohol y la sal del ácido
carboxílico que tiene el mismo esqueleto que el aldehído de partida.
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QUINONAS
 Son cetonas cíclicas insaturadas en las que estan conjugados los
dobles enlaces C=C y el grupo ceto. No son compuestos
aromáticos, pero se obtienen a partir de ellos.
 El término Quinona se aplica a la familia pero también es el nombre
particular de:
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QUINONAS
 Una propiedad característica de las quinonas es el color. Son
cromóforos muy intensos.
 La p-benzoquinona se reduce con facilidad a hidroquinona en ácido
sulfúrico.
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QUINONAS
 Por oxidación forma ácido maléico
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QUINONAS
 Las quinonas están ampliamente distribuidas en la naturaleza
(vegetales) libremente o formando parte de otras sustancias.
2,6 naftoquinona sólido naranja inodoro
no volátil
Sólido rojo, inodoro, no volátil
QUINONAS
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Antraquinona (amarillo, volátil)
o
o
Fenantroquinona (naranja)
Alizarina
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QUINONAS
 Un derivado importante de la naftoquinona es la vitamina K, que juega
un papel muy importante en la coagulación sanguínea.
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Bibliografía
 WOLFE, D “Química General, Orgánica y Biológica” (1998)
2da ed. Mc Graw Hill.
 CHANG (2002) “Química General” Editorial McGraw Hill.
 FINAR, I L “Química Orgánica” Ed Alhambra.
 McMurry, Jhon: Química Orgánica. 8va Edición. Año:2012
 Brewster, R.Q. y Mc Ewen, W.E. 1978. Química Orgánica,
Buenos Aires.
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